论文
1．导言
近年来，大多数新的液化天然气储罐的设计都是以全密封罐的概念为基础，它规定了一种装液化天然气内压容器和外部容器。一般容器发生紧急情况原因包括液化天然气的气密性。根据这种显著变化的概念，研制KOGAS膜储罐中支持保温和外部容器的薄不锈钢膜。
该项研究的目的是采用故障树的方法对两种KOGAS储罐的设计进行量化比较以及风险评估（QRA ），这两种储罐一种是标准的“全包封”储罐，而另一种是 “膜”型储罐。对于薄膜储罐，无论是第一种还是第四种KOGAS 储罐改良设计方法都是在六个独立的情况下进行评估的。对膜储罐改良设计的方法如下： （1）改良设计1 ：增加减振器结构，以防止下降潜水泵穿透隔膜。 （2）改良设计2 ：增加吸收结构，第二道屏障的组成包括0.5毫米夹心隔热铝板。
（3）改良设计3 ：添加潜水泵稳定装置到潜水泵上升连接处。
（4）改良设计4 ：除了吸收结构和潜水泵稳定装置，还包括第二道屏障在内。
故障频率分为以下三种类型：
（1）外部液化天然气的液体泄漏到外部环境中； （2）内部液体泄漏（存储容器）； （3）气体泄漏到空气中。
外部液化天然气泄漏的安全是最重要的，内部泄漏和气体泄漏事故的发生主要是操作问题。
在本论文中，公布的故障频率都是在使用故障树的方法下进行量化的。所有实例都已经使用相同的故障树进行量化，并以明确的方法进行分析，确保其一致性。其中逻辑内故障树方法用于选择每一个实例。由于缺乏有关失效的数据，充分量化的风险往往是困难的，本研究的目的是要尽量以大量数据来充分的表现故障频率信息。
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2.故障树分析
故障树分析法是一种量化手段，量化的频率（或概率）被称为顶级事件，基于组合失效所引起顶级事件的发生概率。在基本事件中，其中不合格率（或失效的概率）是使用逻辑关系结合在一起，反映组合的故障是通过顶级事件得以实现。使用布尔代数相结合的方法可以降低生产组合的事件，这被称为割集。可能造成顶级事件的原因主要是通过研究割集和失效的结果才能得到，一般主要是通过失效规律才能确定
一般情况下，所有类型的储罐量化单号码叫做事件， 而事件量化是每个不同的储罐的故障树的开关。
故障树外部泄漏包括三个主要分支：
（1）故障从失效的外部具体包括管道壁或底部基础，
（2）故障的具体开始在混凝土顶板
（3）故障首先是失效的管道壁内（镍钢或隔膜） 。
在每种情况下，最初的原因不能解决，因此进一步分类为以下这些事件。例如，外混凝土墙壁或地面基础造成的失效：
（1）外部火灾。
（2）飞机的影响。
（3）大风/飓风的破坏。
（4）洪水破坏。
（5）结构失效
①地面运动，由于结冰或是震动失效。 ②混凝土施工或失效的许用应力潜在缺陷
保障措施（如膜储罐的容器水压试验）被列为适当措施。全包封储罐和膜储罐的许多事件是相同的。每个实例的差异用不同的事件或分支。混凝土顶板初次失效划的原因分为：
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（1）外在原因（大雪覆盖和雷击） 。
（2）由于缺损壁面施工引起的结构故障。
（3）由于超压，超真空而引起的操作失效，。
（4）潜水泵在清除过程中清除的影响。
（5）机械设备外部的爆炸。
内压容器初次失效情况的划分为如下： （1）操作失误，在水潜水泵内部分歧：
情况1，外部容器直接失效。
情况2，外部容器间接失效
（2）操作的失效，由于上述情况间接造成外部容器失效。 （3）由于震动而产生失效（这是没有完全量化）
（4）结构缺陷（由于破裂失效的初步补充与失效的正常运行）（5）由于局部膜与整个膜差压引起故障。
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。
3.结果与讨论
表.1是顶级事件频率的摘要。因为地震事件只是名义上的评估，不管包括不包括地震事件，顶级事件频率都是存在的。气体泄漏发生或不发生的频率与地震发生的频率是一样的。气体外部泄漏（液化天然气）泄漏频率是比较储罐设计安全性的主要措施。气体内部的泄漏问题比操作问题要考虑更多。内部泄漏对任何外部的安全没有任何影响，但需要按时修理储罐。气体泄漏会释放易燃气体到贮罐外部，但压力和流量在一直降低，并对安全的影响非常有限。
表1 ：顶级事件频率
液化天然气泄漏的外部频率不等同于个人措施和社会风险.这些措施包括由于液体汽化影响的增加，气体运行的距离，气体扩散的概率，人的操作，人为因素等，估计死亡的危险（常常引用的风险标准） 将永远是低于预期的外部泄漏频率在这里和将取决于距离和方向从储罐安全评估的个人（或社会）的风险水平进行比较标准将需要这些额外的因素，必须考虑到包括后果分析和查明泄漏的原因。
然而，我们认为每个储罐因素分析的后果是相同的.这只会改变，如果失效的模式不同的储罐有很大不同，并且将结果在大小不同的模型，或者不同的设计（储罐的基础）将改变的后果之间的储罐.这不是这里的情况，与占主导地位的失效模式相似和预期会导致类似尺寸的新闻稿。
外部（液化天然气）的泄漏频率为全封闭和膜储罐提供了一个良好的安全性和性能的比较，没有显示更多的复杂后果。其中全封闭储罐和膜改储罐比较结果
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之间的改良设计1〜4是只有16 ％ 。这是比较小的不确定性分析。这些分歧被认为是不成熟因素，如果个人风险描述了这些不同的版本频率（基于另一个后果分析），他们预期将几乎难以区分。结果膜的改性结果储罐跨度为全封闭储罐。 储罐的膜，没有任何改良设计，液化气外部泄漏的频率将大大高于全封闭储罐（一般因素为2.7以上或170 ％的增长） 。这个差别是由于不同的预测失效的概率只有膜增厚板的保护和镍钢罐基础部位在潜水泵下降发生。改良设计1和3为膜储罐解决这一问题提供一个对外部液化天然气泄漏频率的整体比较全封闭储罐。
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4.比较设计
各类失效原因相关量值列于下面的图1 〜 3 。
图.1显示了储罐之间气体释放频率的不同。由于混凝土缺陷失效满容积的贮罐气体释放频率会比预计更高一些，。因为有混凝土墙的水压试验使膜储罐气体释放频率降低。
图.2显示的内部释放频率与预测几乎相同，所有的储罐除外未改良设计膜储罐外，失效主要原因决定于潜水泵。
图.3显示了所有储罐外部释放频率的预测。未改良设计膜储罐比全密封罐的外部泄漏频率更高。这是因为，即使在20毫米的钢筋板的上面和下面的膜上，潜水泵仍可以渗透。增强了减振器结构（ MOD1 ）并使类似的全封闭储罐的潜水泵的频率下降。增加了一个潜水泵稳定装置（ MOD3 ）可以减少了潜水泵频率，从而进一步使膜储罐整体泄漏频率比预计略低于同一级的全封闭储罐。
可能是减震器的结构设置，可使其表现得更好，为了避免穿透储罐基础，使用比镍钢板还要厚的材料，但涉及到不确定性因素比较大，而且使用较保守办法，因此采用适当的膜吸收器的设计方法。然而，由于改良设计1删除了额外的易感性设置，未改良设计的膜储罐也同样存在这种类型的事件。重视设备及其运行仍然是非常重要的，这样即使存在潜在的外部液化天然气释放减少，也可以避免储罐得损坏（至少需要修理潜水泵）。人们通常注意到，虽然 “潜水泵稳定装置”已被列入膜储罐分析设备，同样也可能会包括全封闭储罐，但并没有特别的原因只将储罐和减振器结构列入其中。在“潜水泵稳定装置”将有潜在的优势（包括储罐）就是为了避免由于重设备失效而引起的重大损失。然而，更多的问题是在设备的操作上，如果牢牢掌握每一个关键的操作。这可能会很困难，从储罐中消除潜水泵因素，它并没有被评定。
全封闭储罐和改性膜储罐在地震事件失效情况下导致外部液化天然气泄漏频率。然而，地震事件的失效只是名义上的量化，并依靠储罐所有资格达到地震 6
事件标准。没有任何理由和充分的膜全包封储罐，无法设计出在抵御地震载荷相同标准，由于更大静载荷膜储罐的外罐壁承受更大的外力。独立的失效液化天然气罐，地震事件失效所需的地震规模也将大到足以造成建筑物的大规模破坏和生命的损失，。但是它仍然清楚地表明，抗震设计的液化天然气罐是至关重要的，它是用来确保危险降低和合理可行性的设计。 失效的底板供暖系统将成为外部液化天然气泄漏的最重要原因之一。长时间后才会发生结冰现象，基地板坯加热系统的故障和时间应当正确提供给的失效事件或空储罐。一个基础事件已被列入量化概率，在没有一个充足的底板加热系统情况下储罐将继续长期运行。这就使得失效的底板潜在的不确定性因素水平问题难以纠正。应当指出的是，结冰事件虽然不是关键因素，如果储罐很长一段时间（典型的时限内）没有使用，而且没有有效的基础暖气系统。由于底板供暖系统发生故障，如果这能保证外部液化天然气泄漏不发生。这是一个良好的操作实践和有效调控。
图.1 气体泄漏
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图.2 内部泄漏
第二个障碍包括改良设计设计2和4 ，外部液化天然气泄漏频率将发生微小的差异，隔离墙的结构强度已经变小，并且主导原因基本上没有太大差异的，地震事件的衰竭，减少潜水泵和底板强度失效。修建隔离墙也需要完整的关节，支护板之间并没有测试。在有限的情况下，泄漏的关键部位的有效阻隔的概率将是很高的。这第二个障碍还没有其他有用的执行功能，当泡沫绝缘材料是液体紧张。总体而言，列入第二个障碍得这些类型，完整性膜对外部液化气罐泄漏似乎并没有作出任何有益的贡献。
图.3 外部泄漏
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5.不确定性水平
对每一个事件的故障树估计得到的不确定性水平。这些包括以故障树为评估标准偏差的价值和信心水平为基础评估的蒙特卡洛技术。 图.4显示这些是每个液化气罐中液化天然气泄漏频率的计算总额。图中95％的设置约束所计算的故障树和下界是根本一致的，基于相同数目的标准偏差低于面值。
图.4 不确定性水平
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6.结论
使用故障树的方法对KOGAS设计膜液化天然气储罐和完全封闭的液化气储罐进行了分析频率预测得出以下结论：
（1）全封闭储罐和改性膜储罐的外部液化天然气泄漏的频率预测非常相似。
（2）由于吸收结构的影响，在有故障情况下，潜水泵只有在加厚底板储罐比全封闭储罐有着显着的膜。（改良设计1）全封闭储罐预期会导致类似的风险水平。潜水泵稳定装置（改良设计3 -这是不被假定为全封闭储罐）进一步降低此风险。
（3）改性膜储罐增加了二级障碍（改良设计2和4 ）总体液化天然气泄漏频率预测的差异很小。
（4）全封闭储罐气体泄漏频率更大。这是因为水压试验膜储罐假定混凝土墙的许用应力检测缺陷，而全封闭储罐的气动试验仅仅是圆顶气体屏障的泄漏测试。
（5）最重要的原因，这被名义上量化的一般为外部液化天然气泄漏将是地震活动。这将需要更详细的改进评估（如有限元） 。但是，如果膜储罐的地震资格具有相同的水平的全封闭储罐（所承担的这项研究）并且对潜水泵同等保护的设计（如改良设计设计1～4 ） ，储罐方面外部液化天然气泄漏风险没有什么区别，。
（6）底板加热系统的失效和结冰事件是潜在的严重问题。底板失效一个主要问题很可能是在储罐内的两个线圈的寿命是，因为它们是不可替代的。会有很小风险，如果它是确保储罐不延长工作时间，就没有足够的基础垫暖气。
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参考资料
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表格清单
表1 ：顶级事件，频率
图形清单
图．1气体泄漏 图．2内部泄漏 图．3外部泄漏 图．4不确定性水平
